Có thể có một đại dương ẩn dưới bề mặt vệ tinh Ariel

Các nhà khoa học đã giả thuyết rằng có một nguồn cung cấp carbon dioxide cho bề mặt của Ariel. Một số người ủng hộ ý tưởng rằng các tương tác giữa bề mặt của vệ tinh và các hạt tích điện trong từ quyển của Sao Thiên Vương tạo ra carbon dioxide thông qua một quá trình gọi là phân hủy do bức xạ, trong đó các phân tử bị phá vỡ bởi bức xạ ion hóa.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 24 tháng 7 trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters đã ủng hộ một lý thuyết thay thế - rằng carbon dioxide và các phân tử khác đang nổi lên từ bên trong Ariel, thậm chí có thể từ một đại dương lỏng dưới bề mặt.

Sử dụng Kính thiên văn không gian James Webb của NASA để thu thập các quang phổ hóa học của vệ tinh và sau đó so sánh chúng với quang phổ của các hỗn hợp hóa học mô phỏng trong phòng thí nghiệm, một nhóm nghiên cứu do Richard Cartwright từ Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL) ở Laurel, Maryland (Mỹ) dẫn đầu, đã phát hiện rằng Ariel có một lượng carbon dioxide giàu nhất trong Hệ Mặt Trời, ước tính dày ít nhất 10 mm (0,4 inch) hoặc hơn trên bán cầu sau của vệ tinh này.

Trong số các trầm tích đó, có một phát hiện khó hiểu khác: tín hiệu rõ ràng đầu tiên của carbon monoxide.

"Nó lẽ ra không ở đó. Bạn phải xuống tới 30 Kelvin (khoảng âm 243 độ C) để có được trạng thái bền của carbon monoxide," Cartwright nói. Trong khi đó, nhiệt độ bề mặt trung bình của Ariel cao hơn thế khoảng 18 độ. "Carbon monoxide cần phải được bổ sung liên tục, không còn nghi ngờ gì nữa."

Phân hủy do bức xạ vẫn có thể chịu trách nhiệm cho một phần của việc bổ sung đó, ông nói thêm. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng bức xạ bắn phá băng nước trộn với vật liệu giàu carbon có thể tạo ra cả carbon dioxide và carbon monoxide. Do đó, phân hủy do bức xạ có thể cung cấp một nguồn bổ sung và giải thích cho sự phong phú của cả hai phân tử trên bán cầu sau của Ariel.

Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi về từ quyển của Sao Thiên Vương và mức độ tương tác của nó với các vệ tinh của hành tinh này. Ngay cả trong chuyến bay của Voyager 2 ngang qua Sao Thiên Vương gần 40 năm trước, các nhà khoa học đã nghi ngờ rằng các tương tác như vậy có thể bị giới hạn vì trục từ trường của Sao Thiên Vương và mặt phẳng quỹ đạo của các vệ tinh của nó lệch nhau khoảng 58 độ. Các mô hình gần đây đã ủng hộ dự đoán đó.

Thay vào đó, phần lớn các oxit carbon có thể đến từ các quá trình hóa học đã xảy ra (hoặc vẫn đang xảy ra) trong một đại dương nước dưới bề mặt băng giá của Ariel, thoát ra qua các vết nứt trên bề mặt băng của vệ tinh hoặc thậm chí qua các mạch nước phun.

Hơn nữa, các quan sát quang phổ mới gợi ý rằng bề mặt của Ariel cũng có thể chứa khoáng chất carbonate - các muối chỉ có thể được tạo ra thông qua sự tương tác của nước lỏng với đá.

"Nếu diễn giải của chúng tôi về đặc điểm carbonate là đúng, thì đó là một kết quả khá lớn vì nó có nghĩa là nó phải được hình thành từ bên trong," Cartwright nói. "Đó là điều mà chúng tôi cần phải xác nhận, hoặc thông qua các quan sát trong tương lai, mô hình hóa hoặc kết hợp mọi kỹ thuật."

Với việc bề mặt của Ariel bị phủ bởi các hẻm núi sâu, các rãnh cắt ngang và các điểm trơn tru được cho là do sự tràn ra của núi lửa băng giá, các nhà nghiên cứu đã nghi ngờ rằng vệ tinh này đã hoặc vẫn có thể đang hoạt động.

Một nghiên cứu năm 2023 do Ian Cohen của APL dẫn đầu thậm chí còn gợi ý rằng Ariel và/hoặc vệ tinh chị em của nó, Miranda, có thể đang ném vật chất vào từ quyển của Sao Thiên Vương, bao gồm cả thông qua các mạch nước phun.

"Tất cả những hiểu biết mới này nhấn mạnh mức độ hấp dẫn của hệ Sao Thiên Vương," Cohen nói. "Cho dù là để giải mã cách Hệ Mặt Trời hình thành, hiểu rõ hơn về từ quyển phức tạp của hành tinh hay xác định xem các vệ tinh này có phải là các thế giới đại dương tiềm năng hay không, nhiều người trong cộng đồng khoa học hành tinh rất mong chờ một sứ mệnh trong tương lai để khám phá Sao Thiên Vương."

Vào năm 2023, thông qua cuộc khảo sát kéo dài suốt thập kỷ về Khoa học Hành tinh và Sinh học vũ trụ, cộng đồng khoa học hành tinh đã ưu tiên cho sứ mệnh đầu tiên dành riêng cho Sao Thiên Vương, tăng hy vọng rằng một cuộc hành trình khoa học tới hành tinh băng màu xanh lam này đang ở phía trước.

Cartwright xem đó là cơ hội để thu thập dữ liệu quý giá về các hành tinh băng trong Hệ Mặt Trời và các vệ tinh có khả năng chứa đại dương của chúng, cả hai đều có ứng dụng cho các thế giới được phát hiện trong các hệ sao khác.

Nhưng đó cũng là cơ hội để cuối cùng nhận được các câu trả lời rõ ràng mà chỉ có thể có được bằng cách tới tận hệ đó. Ví dụ, hầu hết các rãnh được quan sát trên Ariel - được nghi ngờ là các khe sâu tới tận bên trong của nó - đều nằm ở mặt sau. Nếu carbon dioxide và carbon monoxide đang rò rỉ qua các rãnh đó, nó có thể mang lại một lời giải thích thay thế cho lý do tại sao chúng có nhiều như vậy ở mặt sau của Ariel.

"Đó là một giả thuyết vì chúng tôi chưa thấy được nhiều về bề mặt của vệ tinh," Cartwright cho biết. Voyager 2 chỉ chụp được khoảng 35% bề mặt của Ariel trong chuyến bay qua ngắn ngủi của nó. "Chúng ta sẽ không biết chắc chắn cho đến khi thực hiện các quan sát chuyên biệt hơn," ông nói.

R.T
Theo Phys.org